Question

目前，一種可移動的太陽能紅綠燈開始在不少城市的十字路口“站崗”。這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點(diǎn)，可大大減輕交警的工作壓力。這種太陽能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見下表。白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)多余的電能又給蓄電池充電。在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作，如圖所示。

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個(gè)信號燈 規(guī)格U、P	使用條件T
20％	2㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

 

 

 

 

（1）這種太陽能紅綠燈底部裝有4個(gè)輪子，可輕易移動到需要臨時(shí)交通疏導(dǎo)或停電的地段。這4個(gè)輪子的作用是用    的方法來減小摩擦。

（2）設(shè)一天有效受光時(shí)間為8h，每平方米的面積上太陽輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少kwh?

（3）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個(gè)信號燈。太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作多長時(shí)間？它正常工作時(shí)，干路電流是多大？（ 結(jié)果精確到0.1g）。

 

Answer 1

【答案】

(1) 滾動摩擦代替滑動摩擦  (2)W=3.2 kW•h (3)t=26.7h，I=5A

【解析】減小摩擦力的方法：減小壓力，減小接觸面的粗糙程度，使接觸面脫離，用滾動摩擦代替滑動摩擦；知道有效受光面積、每平方米的面積上太陽輻射的功率，可求太陽能電池板接收太陽輻射的總功率；利用W=Pt求一天太陽能電池板獲得的總太陽能，知道光電轉(zhuǎn)換效率，再利用W電=W總×η求陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能；到十字路口去觀察（注意安全），雖然共有12個(gè)信號燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時(shí)工作的，同一時(shí)刻每組里只有一個(gè)燈工作，即同一時(shí)刻共有4個(gè)燈工作（可以查詢不同網(wǎng)頁了解），所以“太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每組燈的總功率，知道提供的電能，利用t=W/P 求工作時(shí)間，再利用P=UI求正常工作電流．

（1）太陽能紅綠燈底部裝有4個(gè)輪子，是以滾動代替滑動來減小摩擦；

（2）太陽能電池板接收太陽輻射的總功率：

P_總=2m²×1×10³W/m2=2kW，

一天太陽能電池板獲得的總太陽能：

W_總=P_總t=2kW×8h=16kW•h，

一天太陽能轉(zhuǎn)化的電能：

W_電=W_總×η=16kW•h×20%=3.2kW•h；

（3）太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：

P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，

太陽能紅綠燈連續(xù)正常工作時(shí)間：

t=W_電/P =3.2kW•h/ 0.12kW =26.7h，

太陽能紅綠燈正常工作時(shí)干路電流：

I=P/U =120W /24V =5A．